一种SnO2/In2O3多孔棒状复合材料气体传感器的制备方法

本发明涉及一种气体传感器的制备方法，特别是涉及一种sno2/in2o3多孔棒状复合材料气体传感器的制备方法。

背景技术：

1、随着人们生活水平的提高，室内装饰变得越来越精美，然而这也引发了对室内空气污染的关注。甲醛作为一种刺激性有毒挥发性气体，广泛存在于装饰材料、涂料和胶合板等材料中，对人体健康造成严重危害。因此，准确快速地检测室内空气中的甲醛气体变得尤为重要。目前，常用的甲醛检测方法是固态萃取和气相色谱结合分析的离线检测方法，这需要操作人员具备较高的技术要求，并且检测设备价格昂贵，难以大规模应用。因此，迫切需要开发一种性能优异、高效的气体传感器来解决这一问题。

2、半导体金属氧化物气体传感器是目前广泛应用于各行各业的主要商业化传感器。金属氧化物气体传感器的性能与敏感材料的结构和成分密切相关，因此制备高性能的敏感材料是该领域研究的重点。针对现有问题，开发新型的敏感材料对于气体传感器的发展具有重要意义。氧化铟(in2o3)是一种n型半导体材料，具有直接带隙约为3.55-3.75ev和间接带隙约为2.62ev。由于in2o3具有良好的电导率、独特的气体吸附和催化特性以及低电子亲和力，在微电子领域有着广阔的应用前景。利用in2o3作为气敏材料，研究其对甲醛等易挥发有机化合物的敏感性能具有重要的商业价值。随着纳米技术的发展，利用先进的纳米技术合成性能优异的in2o3结构敏感材料，并通过调控材料的微观结构和组成来设计和构建气体传感平台，成为改善气敏性能的有效技术手段。因此，该发明采用了简单的水热合成方法制备多孔棒状sno2/in2o3复合材料，具有制备简单、成本低廉、产品纯度高等优点，适合大规模工业化生产，并且在室温下对甲醛气体表现出良好的检测特性。这项技术将为室内空气污染物的在线监测提供一种简便快捷的技术手段。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种sno2/in2o3多孔棒状复合材料气体传感器的制备方法，本发明以水热法结合后续煅烧处理制备了多孔棒状sno2/in2o3复合材料，复合材料在室温下可以对甲醛气体具有良好的检测性能，制得的基于多孔棒状sno2/in2o3复合材料的甲醛气体传感器，采用的制作工艺简单、体积小，适用于工业化大批量生产，在智能家居领域具有广阔应用前景。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种sno2/in2o3多孔棒状复合材料气体传感器的制备方法，所述方法包括以下制备过程：

4、a.多孔棒状sno2/in2o3复合材料的制备：

5、(1)将的聚乙烯吡咯烷酮(pvp)加入到由37.5mln,n-二甲基甲酰胺(dmf)和22.5ml无水乙醇组成的混合溶剂中，搅拌直至pvp完全溶解；

6、(2)称取的in(no3)3·4.5h2o和对苯二甲酸(h2bdc)依次加入上述溶液中，搅拌20分钟；

7、(3)向混合物中加入10ml的sncl4·5h2o水溶液，sn和in的摩尔比分别为0，1％，3％，5％和10％。将所得混合物搅拌30分钟，使其完全溶解；

8、(4)得到的溶液转移至内衬聚四氟乙烯的不锈钢高压反应釜中，并放置在烘箱中150℃反应3小时，然后自然冷却至室温；将反应后的溶液离心分离获得反应产物，再使用去离子水、无水乙醇交替洗涤6次；

9、(5)将洗涤后的反应产物放入恒定温度的干燥箱中，60℃下进行干燥处理过夜，干燥完成后冷却；

10、(6)将干燥后的反应产物放置在马弗炉中，500℃空气气氛下煅烧1小时，得到sno2/in2o3复合材料；

11、b.制作甲醛气体传感器，包括以下过程和步骤：

12、(1)上述多孔棒状sno2/in2o3复合材料加入乙醇制成浆料，将其涂覆在带有两个金电极和四根铂导线的氧化铝陶瓷管外表面；

13、(2)将加热丝从al2o3陶瓷管中穿过并将其两端焊接在基座的加热电极上，然后将陶瓷管表面与金电极相连的铂丝导线焊接在基座的测量电极上，制得气体传感器元件；

14、(3)将制作的气体传感元件置于老化台上，在空气环境中450℃下老化48小时；

15、(4)采用ws-30a气敏测试仪，测试传感器的气体敏感特性，测试温度为室温。

16、本发明的优点与效果是：

17、(1)本发明以水热法结合后续煅烧处理制备了多孔棒状sno2/in2o3复合材料，原材料获取方便、制备过程简单，适用于大规模生产。

18、(2)本发明制得的多孔棒状sno2/in2o3复合材料独特的3d结构可有效促进气体吸附和电子转移，强化了材料的气体传感性能。复合材料在室温下可以对甲醛气体具有良好的检测性能，还具有良好的重现性、亚ppm级检测限、高选择性和良好的长期稳定性。

19、(3)本发明制得的基于多孔棒状sno2/in2o3复合材料的甲醛气体传感器，采用的制作工艺简单、体积小，适用于工业化大批量生产，在智能家居领域具有广阔应用前景。

技术特征：

1.一种sno2/in2o3多孔棒状复合材料气体传感器的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下制备过程：

技术总结一种SnO<subgt;2</subgt;/In<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;多孔棒状复合材料气体传感器的制备方法，涉及一种气体传感器的制备方法，本发明通过一步水热法结合后续煅烧工艺制备了SnO<subgt;2</subgt;/In<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;多孔棒状结构材料，该材料表面疏松多孔，具有较高的比表面积和大量的活性位点，对甲醛气体表现出优异的检测特性。本发明制作的传感器件体积小、成本低，且具有良好的选择性和长期稳定性、低的检测限，室温下对甲醛气体有较高的灵敏度，在室温下检测甲醛方面具有广阔的应用前景。此外，SnO<subgt;2</subgt;/In<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;多孔棒状结构传感材料制备过程成熟稳定，适于大批量生产，且设备便携，操作简单，适用于室内空气的安全监测。技术研发人员：孟丹,康根雄,伞晓广,康嘉琪,张磊,马丽受保护的技术使用者：沈阳化工大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4